（翻译）二战新战列舰的技术沿革
本期内容约12,000字，出自简氏出版社的《二战英苏法荷战列舰》，从兵装、装甲防御、雷达、推进装置、建造工程和政治因素这些方面较为全面详细地展现了二战新战列舰的技术沿革。
二战
英国、苏联、法国、荷兰
战列舰
威廉.H.噶兹克 和 罗伯特.O.杜林 著
托马斯.G.韦伯 线图绘制
简氏出版社
伦敦—悉尼
版权所有c1980
为
美国海军机构
安纳波利斯，马里兰
简氏出版公司出版
在美国印刷
翻译：弗林
本文仅供交流学习使用，请勿用于其他用途！
原书中的括号部分在本文不加括号，本文档中加括号内容为译者补充。
之前我们讨论了主力舰设计趋势。接下来我们将讨论更多的有关战舰性能和设计的技术细节，以便于欣赏本书所展现的各种战舰。
兵装
两个基本（方面）的发展导致了一战的战列舰、战列巡洋舰与之后的主力舰之间最明显的差别：新型战舰有更强力的主炮*，（这些舰炮）主要由于提升了炮塔限制的最大仰角而具备更远的射程，并且在给定开火距离上能够击穿更厚重的装甲，而（新型战舰）强化的对空火炮组也表现了对日渐增加的空中力量威胁的重视，（不过）空中力量最终会让战列舰变得过时。
海军重炮的进步自然是革命性的，也是一直以来的努力所累积的结果。总体而言，新型火炮比以前同口径的火炮发射明显更重的炮弹。炮口初速通常比之前的同类火炮要小；这明显地减轻了对炮管的侵蚀。更先进的炮塔设计增加了最大仰角，从而极大地提升了射程，同时更重的炮弹有更好的穿甲能力。
炮塔。大部分欧洲国家的一战主力舰采用双联装炮塔，尽管有几级搭载了三联装炮塔，并且法国的诺曼底级设计搭载四联装。对于在海军“假日”之后设计的战舰而言，条约的排水量限制，跟对更高航速和更好的水平防护、水下防护的必要性组合在一起，使得英国的英王乔治五世级和法国的敦刻尔克级战列巡洋舰、黎歇留级战列舰选择了四联装炮塔。四联装方便最大程度压缩装甲核心区的长度，能在每门火炮占用的重量更少的情况下提供更多数量的主炮。由于法国战列巡洋舰设计中排水量的严格限制，敦刻尔克级甚至在130毫米副炮上也使用了四联装炮塔。
尽管在沙恩霍斯特号和格奈森瑙号上取得成功，德国人没有在俾斯麦号上使用三联装炮塔，表现了一种广泛持有的观点，即双联装炮塔能更有效地让主炮实现对目标的分散打击，而所额外增加的排水量也不是很大。在（俾斯麦号）之后（设计的）所有德国战列舰都搭载了双联装炮塔，尽管其他海军国家几乎都采用了三联装或四联装。英国的前卫号战列舰装备了为老旧的一战战列舰准备的已经过时的15英寸炮双联装炮塔，但是她所呈现的设计和使用材料是提前这艘战列舰尽量在原本计划的最初的狮级战列舰1944年完工日期之前完工的努力。
一般来说，重炮的优势性和其口径成正比，除了个别例外。美国的衣阿华级战列舰装备了16英寸炮，这些舰炮在同口径火炮中极为出色，而日本的大和号和武藏号战列舰搭载了18.1英寸（46厘米）炮，这些炮顶多质量一般。结果，在相近的交战距离上这两种火炮的穿甲能力其实是一样的。这典型地表现了比较不同级别主力舰所存在的困难。
*这些舰炮的数据在附录C中。
药筒和药包。尽管小口径火炮的装药很久以来都是装在金属药筒内，这种方法在重型海军火炮上并没有广泛使用。德国和奥匈帝国海军在一战之前就已经率先尝试了（重型舰炮上）药筒的使用。
在一些方面，药筒确实有相当的优势。由药筒而不是在轻质药罐里的药包装填的发射药更不容易被炮弹损毁。另外，药筒对炮尾的密封性有帮助，从而可以采用滑动楔形机械，具备更高射速的潜力。在使用药筒的情况下，之前（已经发射）的发射药残留的闷火引起炸膛事故的可能性更小。
从另一方面讲，在重型火炮上使用药筒必然是笨重的、很不方便操作的，使得如果要实现潜在的高射速就必须要有复杂的操作机械设备。药包通常是分几部分的，这使得操作设备可以大幅简化变轻。尽管在一战后对德国最先进的巴登号战列舰（译者注：该舰在“彩虹行动”中未能彻底自行凿沉，被英国打捞后继续使用）已经进行了两年的实验，当英王乔治五世级的14英寸炮于1935年开始研发时皇家海军拒绝吸收这个德舰试验的结果。值得注意的是英国人喜欢这些重型装备上的锻钢滑轨和液压动力设备。
两用炮。美国、英国、法国和日本研发了新的两用炮，既可以对抗轻型水面舰艇又可以对空。它们相信没有必要去单独弄一堆防空（中口径）武器。两用炮的意图是对空中和水面两方面的目标都能有足够的对抗能力。火控一般分开为对空和对海，显然（两用炮）有着所有副炮都能参与到对空和对海使用的优势。
另一方面，德国人和意大利人并没有研发这样的两用炮，偏向于使用混合口径的副炮配置。两国海军将击退高速行进的驱逐舰视为主力舰必需的考虑。尽管有耗费、重量、侵蚀等等的争议，它们把这些火炮调整得到尽可能平的弹道和尽可能合适的位置来对抗驱逐舰袭击。可以确定对空武器的射程将会更短。俄罗斯人在意大利人的大量设计援助下也沿用了这样的思路。
最后，我们可以讨论一下两用炮相比混搭口径副炮配置的优点。简而言之，前者提供了更多的统一口径的火炮，这些火炮几乎不可能同时需要对空和对海。两用炮的配置相对在空间和重量上都更经济，而混搭口径配置需要更多的空间和重量，且提供的对空、对海的火炮数量更少。另一方面，混搭配置的支持者们反驳道，由于对高射速的需要，两用炮的口径被限制的太小，以至于无法有效打击巡洋舰和驱逐舰。一般而言，混搭配置中比较重的火炮其口径为150毫米左右，而两用炮的口径在127-134毫米之间。事实上，（混搭配置的）这个观点在（战列舰）遭遇巡洋舰或驱逐舰体量的目标时是正确的。这种情况下没有“正确”的答案——关键在于这些讨论中的舰船的实际操作经验。比如说，法国的黎歇留级战列舰混合装备了152毫米和100毫米口径的火炮，两者都有对空对海两用的能力。在服役中，152毫米炮被证明在对空方面的效率是受限的。
在任何场合，这些战舰上的重型对空火炮整体上是充足的，尽管装备更多的火炮会更好一些。但是，在二战的战斗条件下，战前所以为的对防空机枪的需求量被证明是完全不够的。
防空机枪。一般而言，在二战爆发时主力舰或许有两三种口径的总共二三十门的防空机枪。到战争结束时这些战舰搭载多达一百门防空机枪是很正常的事。
这些轻型的机枪提供低于10,000码（9.144千米）的近程防空，有巨大的投射量。在两次大战之间（1918-1939年），英国引领着实用性战舰防空机枪的发展。1926年维克斯开始研发砰砰炮装备。这种多炮管装备能够对5,000码以内的飞机迅速而精准地投射火力。不幸的是这种武器不能跟上航空技术的飞速发展，到二战时期这种枪炮装备已经过时了。最初，0.5（英寸）口径（12.7毫米）机枪被认为是对抗前来扫射的飞机的有效武器，然而在二战初期出现的20毫米厄利空机枪以及飞机的速度和灵活性的提升使得20毫米机枪在所有战舰上都取代了0.5口径机枪。在1939年，法国和俄罗斯的战列舰主要的防空武器是37毫米和0.5口径的机枪，而英国的包括0.5口径机枪和短管40毫米砰砰炮。当战争持续下去时，砰砰炮和37毫米炮被证实很低效，被更有效的40毫米博福斯机关炮取代。在战后重建的法国战列舰让·巴尔号装备了100毫米和57毫米防空炮，体现了在二战太平洋的军事行动中所习得的经验。
放置这些轻型武器的两个主要考量是为战舰提供完全覆盖的半球（防空区域）和避免受到主炮、副炮的炮口暴风干扰。后者（暴风干扰）是需要避免且极度麻烦的问题。机枪的弹药搭载准备同样是紧急的问题。总体来说，当战争持续下去时，这些问题变得更加严重，因为空中威胁越来越大，在允许的空间和重量范围内更多（防空）火炮被安装。到二战结束时，英国和法国的战列舰在主炮炮塔顶部放置40毫米机枪的情况是很常见的。
火控和雷达。火控设备的升级对提高火炮的效能有同等重要的意义。甚至在发明出雷达之前，已经达到如一位海军专家所评论那样的成就：
在1930年代早期，战列舰展现出对远于15英里（约24千米）外超视距、机动中的目标由8或12门主炮齐射投射14或16英寸炮弹造成有效打击的能力，只需在远程由单一按键控制并开火……
英国皇家海军是引入雷达进行搜索和火控这方面的先驱。尽管在1941年5月对俾斯麦号战列舰的追猎中（英国的）雷达系统很原始，雷达的使用对摧毁德国战舰发挥了重要的作用。雷达和机械模拟火控计算机极大地提升了海军火炮对水面和空中单位的有效射程，首次使得在黑暗、浓雾或者（军舰释放用于掩护的）烟雾的模糊环境下能够交战。
防空武器的推广使用和火控系统日渐增加的复杂性、精密性导致现代主力舰的顶部区域不得不增大并变得杂乱无章。除了装备了多种搜索雷达，典型的英王乔治五世级战列舰在前后各自具备1座主炮射击指挥仪，并在两舷各具备2座副炮指挥仪。在英国皇家海军的前卫号上，40毫米机枪也有相应的指挥仪。显然，所有的这些设备，显著地提升了火炮的精准性，然而这些关键的火控系统也十分容易被击毁。
对空VT引信。作为补充，近炸引信，或者说VT，变时引信的发展显著提升了防空火炮的“击杀”概率，使得去击毁一架飞机不再需要直接命中。定时引信在整个战争时期都被使用，然而VT引信代表了防空能力的巨大进步。在战争期间皇家海军给5.25英寸（133.35毫米）口径的对空弹配备了VT引信，从而极大提升了英国5.25英寸50倍径两用炮的防空效能。
鱼雷。尽管二战时期新建成的主力舰都没有装备鱼雷管，由于空间和重量上的困难，以及存在可能在鱼雷管附近被命中造成严重损害的风险，几条德国战舰在建成之后又配备了用于破交战的甲板鱼雷发射管。英国皇家海军对英王乔治五世级和狮级的早期设计研究准备了鱼雷武器，展现了日德兰海战所得的教训以及列装雷达之前的使用构想对低能见度下偶然的近距离交战的考虑。
雷达系统的发展极大程度地降低了水面战舰在袭击商船作战的因素，同时导致英国皇家海军放弃在新建主力舰上使用鱼雷武器。从降低战舰受到的损害的角度考虑，在主力舰上淘汰鱼雷管是非常可取的改进。
装甲防御
战列舰的装甲防御，在传统观点中，是设计承受等同于自身搭载主炮口径的火炮攻击的防御。战列巡洋舰的防护基于各种非常不同的标准，有的本质上是战列舰的规格，有的只要求核心区能承受重巡洋舰火炮的打击。
早在无畏舰时期，侧舷装甲的厚度是（衡量）充分防护最主要的参数，因为在战斗中相对近的距离上炮弹几乎不可能击中甲板。当精密机械提升了火炮的有效射程时，（设计师）意识到提供甲板装甲系统的必要。最终，免疫区域的概念作为衡量一艘战舰装甲充分性的标准被广泛接受。
免疫区，或者说防御区，是战舰的装甲部分对于某种火炮的特定炮弹的在设计上能抵抗击穿的距离（范围）。在这个区域的更远或更近处，相应的甲板或者侧舷装甲会被击穿。这些距离限制通常由一条保持稳定没有滚转晃动或者倾斜的船保持在通常为90度（正对）的目标角度所测得。在海上的实际环境中，横纵方向的摇晃以及航向角会使得真实的免疫区域计算非常复杂。装甲上不可避免的震动以及炮弹质量和弹道表现进一步增加了不确定性。结果是，最谨慎的战术调度是使得战舰处于计算得到的免疫区中心附近位置。
对侧舷装甲被击穿的可能性的计算很大程度上受到目标角度的影响。这个目标角度是由火炮-目标直线和目标舰船中轴线在水平面上组成的夹角。对于最适合击穿的情况，这个角度为90度。显然，这个目标角度不会影响水平方向的装甲穿深。
需要重视的是，90度的目标角度不代表炮弹会垂直落在侧舷垂直装甲的表面。炮弹的接触角度（所引起）的效应取决于目标角度、炮弹落角、装甲的倾斜角度这些因素。考虑到最高的装甲穿深来自垂直的碰撞角度，战舰的设计师们一般会尝试通过使用相对垂直线倾斜的装甲来提高炮弹被跳开偏转的概率，从而提升装甲的等效厚度，而这些装甲的顶部边缘远远超出舷外。
免疫区域的概念为主力舰设计师提供了一种评估最有效的提升装甲防御的分析手段。免疫区域越宽大，战舰的战术灵活性越强。通过计算提升装甲防御所增加的重量并把这项和免疫区域的宽度受每个防护变量的变化情况相比较，设计师可以选用提高免疫区域宽度最有效的方法。
比如说，假设一条战舰对抗美国356毫米50倍径炮的理论免疫区是18,300到27,400米之间，我们决定评估增加90吨装甲防御在不同部位的效果。在甲板装甲上方相对较大的区域，这相当于增加了较少的厚度，增加了270米的需要击穿的距离。请注意——对于远程吊射的情况，提升射程会增加炮弹击穿甲板的能力。如果把同样的重量用于增加侧舷装甲，则可以有更多的厚度增量，使得击穿侧舷装甲需要降低460米的最大距离。对于这个例子而言，增加侧舷装甲防御明显是提高免疫区最有效的手段。
很不幸，事情总是没有这么简单。像上面这种分析忽略了对一条战舰而言侧舷和甲板分别被击中的概率。技术进步使得远程炮战前所未有地可能发生，这使得甲板系统相对被击中的概率极大地增加，从而降低了侧舷重装甲系统的重要性。
正如许多战舰设计的实际案例那样，设计师被迫面对在各种相互矛盾的需求之间做出艰难的妥协。
装甲带。早在无畏舰时期之前，装甲带就被垂直固定在船体外侧。几条一战末期建成的主力舰（比如胡德号）具有倾斜装甲系统以通过提高炮弹被倾斜装甲跳开造成无效伤害的概率来尽量提高装甲防御。以一定倾斜度击中装甲平面的炮弹会（需要）通过更厚的装甲，但是由倾斜效应增加的等效厚度远远比这个（三角关系所增加的）数值要大。比如说，相对垂直线倾斜15度的（装甲）平面能够提供相当于比垂直面多出30%以上厚度的效果。另外，有一定落角的炮弹在面对倾斜装甲时相比垂直装甲其目标宽度更小。倾斜装甲系统必须更宽以对于来袭的炮弹具有同样的防护区域。列表1-3中的弹道数据由黎歇留号和让巴尔号搭载的380毫米炮所得。
列表1-3
炮弹落角对倾斜侧舷装甲所需要的平面宽度的影响
*垂直平面宽度，10米。
+必要的倾斜平面宽度，以提供和10米宽垂直平面相同的目标宽度。
在22,000米的交战距离，相对垂直线倾斜15度的（装甲）平面能相比垂直平面提供超过30%的厚度的抗性，不过也必须额外提供14%的防护面积（总体效果上还是比垂直装甲更轻）。在相近的防御下，倾斜（装甲）板面相比垂直（装甲）带系统节省大约10%的重量。当交战距离增加时，倾斜装甲逐渐失去其优势，但是对于设计师来说考虑较近距离的情况比较重要。在较远距离，水平装甲比起侧舷装甲明显更容易被击中。
厚重的装甲带安装在设计水线的几米之下，因为炮弹造成的伤害频率已经降低，而对于受重量限制的战舰而言如此巨大的重量是不可接受的。并且，一战期间主装甲带受到的损害和间战期的测试表明，击中水线下方的水中弹比起击穿类型的损害会导致更多进水和有限的结构损伤。在一瞬间，装甲板被重型炮弹的打击震退，导致结构反震以及装甲底端的船壳开裂。在之后几乎所有战列舰上的补救手段是在主装甲带下方提供较薄的装甲带或者在侧舷有垂直装甲的战舰上设置带装甲的防雷凸舱。水中的炮弹会被充分减速，所以45-80毫米的装甲就能提供足够的（水中弹）防护。结构对这些舱壁的反震效应是重要的，在法国、美国和德国的战列舰上，焊接被使用在建造中以增加对这种破裂的抗性。
英国和德国是仅有的在二战新型主力舰外侧使用垂直装甲防御的国家。尽管在（抗击穿的）防御性能相近下这种系统比倾斜装甲更重，它可以防止炮弹在舰体内部造成损害引起的侧舷进水降低横向稳性的问题。英王乔治五世级的设计是最值得注意的，因为它没有沿用纳尔逊号和罗德尼号上的倾斜装甲系统。但是，垂直装甲的优势被认为比倾斜装甲的优势更大，尤其基于这样的观点，即潜入水中的炮弹会被（倾斜装甲）偏转到舰底处（爆炸），从而严重减少浮力并造成严重倾斜。
水平防护。在1930年之前的战列舰上通常的水平装甲防御方案是用一层足够厚的甲板对抗特定距离发射来的炮弹。在有些法国、美国和荷兰的设计中，防破片甲板被安置在（主防御甲板）下一层的位置。到1935年，（各国的设计师）认为重甲板，即“防御”或者“装甲”甲板，应该在露天甲板下面被分为两到三层，一般甲板之间的层高在2.5-2.75米范围。这意味着装甲甲板会在非抗弹材料的大概5到8米下方。进一步抬高装甲甲板会增加更多侧舷装甲以及相应的重量，并且会提高重心，这些因素导致这种装甲甲板不能再抬高了。到1935年，飞机已经成为海战中的重要因素——尤其是用穿甲炸弹发动袭击——而且各国相信实现有效轰炸的高度最终可以超过防空炮的射程，并且精确轰炸技术的发展能够提升高空轰炸的精准度。
基于这些考虑，在露天甲板设置由特制钢材（STS）制成的40-50毫米的轻薄装甲甲板被认为是明智之举，这种甲板足够对抗轻量的高爆航弹。穿甲航弹会击穿它，但是这层甲板距离装甲甲板有至少5米高，理论上穿甲航弹会在主装甲甲板的表面上爆炸。在炸弹通过上层甲板时引信就会触发。之后，到二战时期，填充了更多炸药的甚至装备了更长时间引信的更大的炸弹被研发出来。现代战列舰的装甲防护在对抗常规的100-1000千克航空炸弹时是很有效的。但是随着二战时期炸弹尺寸的增大，（战列舰）需要更厚的装甲甲板。1944年的一项德国战列舰设计研究设定了350毫米厚的甲板装甲，相比之下几年前建成的俾斯麦号上的装甲为176毫米。如此程度的防护只可能在巨型战舰上使用，“H-44”计划的满载排水量达到141,500吨，而俾斯麦号是50,900吨。
自从现代飞机越来越高的搭载能力使得飞机可以引入搭载更重更强力的炸弹，航空炸弹成为甲板装甲系统最重要的影响因素。以下是影响航空炸弹穿甲能力的几种因素：
·释放高度
·飞机速度，以及如果存在，俯冲轰炸的角度
·炸弹重量
·炸弹的弹道特性
·撞击角度和撞击速度
·炸弹的结构强度
所需要的甲板装甲厚度的激烈增长导致这个（防御航空炸弹的）问题变得无解。能够搭载如此厚重的甲板装甲的只可能是想想就好的那种巨大战舰。装备了重型穿甲炸弹的现代飞机可以摧毁任何现有的装甲系统。不止如此，飞机还更多地搭载了半穿甲弹或者高爆弹，可以通过近失弹由重型高爆炸药造成重大的水下损伤。
类似地，尽管程度没那么大，精良的火控系统极大地提高了远程炮击的炮弹击穿甲板装甲的可能性。（炮弹对）甲板穿深随着距离增大而增加，（因为）远程射击的炮弹有着近乎垂直的落角而且受重力影响有更大的撞击速度。在非常远的距离上，（炮弹的）末端速度实际上随着射程增加而提高。
*特制钢材——相对更有韧性和延展性，适合在结构和抗弹部分上使用。STS相对更容易成形。大部分水平装甲系统由这种钢材制成。最大厚度约为130毫米。这种钢材的抗弹性能源于其韧性和延展性，以及跳弹的可能性。STS被保留成为战舰建造中重要的因素。
现代武器技术对战列舰设计的影响是被广泛接受的“全有或者没有”的防御理念，这种防御设计把最重要的部位集中了尽可能厚重的防护，而舰体的剩余部分和上层建筑基本上没有防护。无论装甲布局的细节如何，显然这种战舰的大部分区域都是脆弱的。
司令塔。在现代战列舰设计上，司令塔的装甲防御经历了两个过程。一战型的战列舰和战列巡洋舰对主炮指挥系统有很高程度的防护，它们的指挥人员有重型装甲的保护。它们具备足够多的光学测距仪，其中的任何一个都可以指挥主炮。在防空火炮出现后，测距仪系统也需要指挥这些无论是专用的还是两用的火炮。这导致需要更大的绘图室和更多计算设备。给这些额外的人员提供保护是重要的，而把他们安置在有装甲保护的核心区内可以提供更好的保护。这样也提供了非常良好的环境，使大部分指挥人员远离火炮暴风干扰，当主炮和副炮都在开火时这种暴风干扰能严重到降低士气的程度。这种布局能够降低（战舰）顶部的重量，包括重型指挥塔和其他上层防破片装甲的重量。这种方案在英国皇家海军的二战前的战列舰上得到采用，但没有被其他现代海军认可。所有的其他海军都选择了厚重的有装甲保护的指挥塔，不过有些绘图和计算的舱室被放在装甲盒下方。
炮塔。对于所有除了炮座外组成炮塔装甲的装甲板，只有顶部装甲板（的厚度）取决于简单的炮弹弹道计算。前部的装甲必须比计算得到的厚度需求更厚一些以补足炮位开口（对结构强度）的削弱效应。侧面装甲板的（厚度）需求一般不能计算得到，后部装甲板通常取决于炮塔配重的需要。
炮塔的顶部装甲取决于弹道计算；但是，由于在炮室前面有一段不讨喜的大约5度的倾斜度以及更大的被炮弹垂直击中的可能性，这一区域的装甲板比起炮塔后面的水平装甲板往往更厚。（并不是所有的炮塔都如此，有的炮塔比起英国的14英寸四联装炮塔在形状上有很大区别）前面这部分的坡度是必要的，主炮需要3到5度的俯角，从而在炮塔长官室以及测距仪内可能留有足够的空间。每个炮塔都配备了自己的测距仪，作为指挥塔的测距仪被摧毁时的备用。
炮塔座圈由表面硬化装甲*制成，（其厚度）取决于炮弹弹道计算。不过，在主装甲甲板下方的炮座较低部分不是表面硬化装甲，其厚度有所削减。这片区域只需要考虑对破片的防护。
*表面硬化装甲——很厚的装甲板，在装甲带系统、炮塔和同类型部位上应用。表面硬化工艺，比如说著名的“克努伯粘合装甲”，设计成把装甲的表面处理得特别硬，而把后面的装甲保留相对更好的韧性和延展性。表面硬化的考虑是把穿甲弹击碎。早期的全体硬化的装甲钢被证明比较脆容易断裂。表面硬化装甲的复合结构在保持了外层出色的硬度的同时有着承受沉重冲击不断裂的必要性能。这种装甲钢在当今战舰的建造中已经不怎么使用了。
在考虑抵抗击穿的同时，也要相关地考虑到总厚度相同时单层甲板比起分两层甲板能够提供明显更多的抗性。由两层复合组成的一层甲板的防护效果介于两者（单层甲板和分两层甲板）之间。所以，应该尽量把甲板装甲集中到一层甲板上。
在阅览现代战列舰的装甲系统时，我们可以发现所有在华盛顿条约之后建造的战列舰（德国人除外，大概德国的二战战列舰并不现代）都具有“全有或没有”的装甲防御理念，把装甲集中在最重要的主炮塔和动力段，而在战舰的其他无关紧要的部分取消了装甲。这种概念最早被引进在美国的内华达号上，而在纳尔逊号和罗德尼号上被采用作为减轻装甲重量的手段。1922年的华盛顿条约严格限制了排水量，从而限制了在现代战列舰设计上可以提供的装甲的重量。所以，从防护的角度而言，华盛顿条约变成了战列舰设计的主要考量，使得像全有或没有的装甲防御理念这些减轻重量提高防护的方法变得很重要。
坚硬而富有弹性的结构对于装甲系统的效能很重要。装甲的设计对抗炮弹的原理是碎弹、跳弹，或者降低它们爆炸的影响。去深入了解爆炸现象对设计有效的装甲系统是重要的，水下防御系统在设计和建造中必不可少。
水下防御系统。对水下爆炸现象不够充分的认知阻碍了二战主力舰上足够有效的侧舷防御系统的发展。从多次爆炸试验得出的粗糙经验关系推动了新系统的设计。尽管甚至最巨大的主力舰也不可能达到“不沉之舰”的理想，研发出能够让战舰承受几发鱼雷命中后依然可以战斗的（水下防御）系统是可行的。总体上主力舰都很好地达到了这种要求，尽管之后二战时期的鱼雷的装药超出了早期设计（承受）的能力。
这本书的附录A列出了几个代表性的深刻影响了二战时期主力舰设计的武器试验。这些特定案例如下所示：
·英国皇家海军在德国战列舰巴登号上的一系列炮弹测试
·英国皇家海军在君主号（属于英国俄里翁级）战列舰的一系列实验
·著名的任务74实验，影响了英国皇家海军在英王乔治五世、狮、前卫和皇家方舟这几级战舰的侧舷防护设计理念。
·对美国的编号55华盛顿号（科罗拉多级）战列舰的武器实验。
·对马尔博罗号和印度皇帝号（二者都属于铁公爵级）战列舰的实验
第一集书包括了在日本战列舰土佐号上进行的武器实验数据。
在侧舷防护系统的设计中隐含的认知是不可能完全地给战舰提供有效应对接触性或者强力的近失爆炸的防护。然而，测试确实表明，侧舷防护系统至少需要4米宽度为主要部分提供防护。这取决于水下爆炸的物理学。在爆炸中，固体炸药转变成能量巨大的气体泡沫，沿着阻力最小的方向传播。如果爆炸距离舰体足够近，那么（爆炸能量的传播）方向是从船壳板面进入到舰体内部。设计优秀的侧舷防护系统可以吸收这些破坏性的能量，或者将爆炸的气体排泄出去而不造成隔舱进水。
任何有效的侧舷防护系统具备以下基本特征：
·外层的船体壳板必须在引爆炸药的同时尽可能少产生碎片。
·保护层必须能够消耗（爆炸的）能量，通过让爆炸产生的气体能够自由扩散。这需要在船体内外有排泄通道。
·保护层必须吸收并遏制住剩余的爆炸能量。
·舷内的隔板，即支撑或者鱼雷防御舱壁，必须在甚至更多的炸药爆炸之后保持完整。
·在侧舷防护系统内的单独舱壁必须要有足够的空间去允许达到其最大的塑性和弹性形变直到断裂，而不接触内部的舱壁。
·防雷舱壁应该比侧舷防护系统抬高一层甲板，从而减轻在爆炸影响下舱壁变形时受到的应力，进而降低进水的可能性。这也有利于把一部分爆炸气体排泄出去。
传统的侧舷防护系统包括了一系列的纵向隔舱，配有排水设备以具备有效的损害管制能力。隔舱被设计成保持在装有液体或者空舱的状态；具体的布置在各种设计上都不同。防护舱壁是分划这些系统的舰内结构，设计成在对抗水下攻击时能保持水密性。尽管之后的系统变得更加复杂，二战时期的主力舰设计确实对水下攻击有不错的抗性。
就像在1921年建成的美国海军马里兰号战列舰*那样的典型侧舷防护系统，具有5个弹性舱壁，内层的设计成在水下爆炸之后保持完整性和水密性。外层的空心部分使得起爆后的气体扩散不受阻碍。内层体系有三层隔间，装载了燃油或者海水，这使得内层的隔板舱壁在变形并最终断裂时能够吸收大部分的爆炸能量。防雷舱壁安置在内部空舱，这些舱室被谨慎地确定在一定的宽度，使得偏外层的舱壁在断裂之前不会挤压防护舱壁。（爆炸）能量的最后消散在最后隔舱的液体湍流实现。总体宽度以及鱼雷防御系统的深度是决定其有效性的关键因素，所以更宽（的舰体）对防护系统的设计是有好处的。
不幸的是，有效的防雷系统所需的横向深度会影响在舰体艏艉末端的设备空间。一般地，（防雷系统）延伸到装甲核心区的长度——约55%的水线长。这使得艏艉区域，以及像推进器和船舵这些重要的设施，（没有装甲保护地）暴露着。纳尔逊号和罗德尼号的设计师，尤斯坦斯·田尼森·戴恩考特爵士，发现对舵机和推进器的保护是没有实际意义的，并称它们为战列舰上的阿基里斯之踵（致命弱点）。这个弱点在1941年5月24-27日的俾斯麦号最后的战斗，1941年12月10日威尔士亲王的损毁，以及在马塔潘海角和英国海军的作战中维多里奥·维内托号差一点（因为动力受损而）战损这三个例子中得到了戏剧性的体现。
*曼宁和舒马赫编著，海军工程和战舰建造的准则，安纳波利斯：美国海军机构，1928，插图四，“美国海军西弗吉尼亚号的舯部截面”。
除了一直在增加的炸药当量以外，给现代主力舰设计鱼雷防护系统的一个最困难的问题是在装甲盒的末端附近提供充足的鱼雷防护，特别是对于那些棱形系数低于0.61的线形非常优秀的船体。由于强调航速，战舰需要足够大的锅炉和轮机空间，尽管这些设备比起1915-25年间的战列舰设计已经有更小的体积。在这些（动力）空间的前后方设置了弹药库，从而在四分点附近提供合适的整块舰体分段是必要的，大概到吃水的一半。在装甲盒末端附近的鱼雷防护是最重要的，（因为）这些区域有弹药库而且舰宽更小。而且，在四分点附近的可进水长度*是最少的，这也是在这些区域提供尽可能好的鱼雷防护的一个重要理由。
*可进水长度——确保战舰（刚好）达到边缘线而不沉没的两个主要的横向水密舱壁的最大距离。这条线独立于这些横向水密舱壁延伸到的舱壁甲板。
除了这些“四分点”的问题之外，轴系通道贯穿了后方的防雷舱壁。对于三轴或者四轴布局的高速战列舰来说这是个麻烦的问题。三轴布局的中间轴和四轴布局靠内的两轴穿过舰体后部的需要鱼雷防护的区域，但是外舷的推进轴必须通过防雷舱壁，有很长的一段对角接口。看起来三轴布局的问题更大，因为三轴布局的外侧轴需要穿过靠近四分点的主要防雷舱壁，而在四轴布局中外侧轴不会如此。在这些地方的防雷舱壁系统的完整性大致由把狭窄的轴系通道隔板作为防雷舱壁的一部分得到。基于战争时期这些部位的损坏情况，看来所有主力舰的防雷体系在艉部都有一定程度的缺陷。
水密分划。尽管杜绝进水很重要，水密划分已经是保护舰船的最好的尽管不完美的手段。通常，由炸弹、炮弹或者雷击产生的破片可能在附近区域击穿很多水密舱壁。结果是，即使有非常优秀的水密划分，战舰也很可能受到严重进水。尽管有这类（不可避免的）缺陷，对所有战舰而言水密划分都是抵抗损害最重要的因素。
在高速主力舰上，艏艉区域的防护很重要。既然无法在这些区域安置足够的装甲，最普遍实用的水密划分是必要的，以最大程度控制受损后的进水（区域）。日本战列舰武藏号沉痛的毁灭正是这一事实无言的证明。大和级战列舰在装甲盒前后都有非常大的舱室，在受到损伤时会引起严重的纵向倾斜。这不仅会降低航速，还会使得操纵战舰变得非常困难。大多数海军应对这种弱点的方法是确保装甲核心区有足够大的覆盖区域，使得艏艉两端都有进水的条件下战舰仍然保持扶正和稳定，只要核心区的防雷舱壁保持完整。在黎歇留级战列舰上，装甲盒正前方的巨大舱室由排斥水的材料填充，以避免在受损状态下出现严重的艏倾。
在设计现代主力舰中，水密划分也被认为是必要的以抑制有害气体的传播。在二战中这被证明无关紧要，（二战海战中）毒气战从未发生。
雷达
在大部分二战时期主力舰设计完成时，电子设备的需求很小。对操作火炮来说更重要的是光学测距仪，它们在战舰上的放置位置被精心地考虑。然而，到战争结束时，电子设备特别是雷达的效能成为评估战舰性能表现的重要因素。
光学指挥仪。在雷达时期之前的战列舰设计的一个重要特征是必要的指挥塔——通常前后各有一座——是主炮和副炮的光学测距仪的基座平台。把这些塔建造得足够高是很重要的，要使得至少在设计水线上方23-30米高的位置有不受干扰的视线（观测）。在现代战列舰设计中两个主炮指挥仪和四个副炮指挥仪被认为是必要的。最严重的一个问题是后部指挥塔的放置会受排烟干扰。理想上的方案是把排烟口放到后指挥塔的后面去，但是这对于一艘在前后都布置了主炮并在舯部布置动力设备的战舰来说是很难实现的。把锅炉放在后面把轮机放在前面是不可能的（然而确实存在有这种布局的战舰），因为锅炉的高度和轴系的必要空间使得（这种布局）要实用起来很困难。
在很多战列舰设计上，排烟口被设置在后主炮指挥仪的大约4米高处，后指挥塔尽可能靠后（以远离排烟口）。在英国的1938年狮级战列舰设计上，后指挥塔被放在“Y”炮塔上。这种方案是希望减少但不能（完全）避免排烟干扰的问题。后指挥塔比较小，从而减轻排烟的涡流问题，这显然意味着副炮指挥仪必须安置在靠近排烟口的结构上或者靠近舷外，以提供较好的视线。
这些部位的防护仅考虑应对破片——通常在10-20毫米厚。要提供更好的防护是不可能的，因为会增加很多重量，而这些重量又会对重心和最终的稳定高度（GM值）造成负面影响。
电子设备。搜索雷达设备发展迅速，使得远程接触变得很正常。1944年10月25日苏里高海峡海战的典型水面决战使得日本舰队几乎全军覆没，在这次夜晚行动中美国的战舰用雷达跟踪日本舰队并使用雷达火控设备。
对空搜索雷达被证明在水面战舰的对空防御中有巨大作用。通过对超过50英里（约80千米）范围内敌机的频繁侦测，它可以引导战斗机去迎击和让防空火炮有充足的准备时间以提供有效火力。
就像皇家海军所使用的那样，雷达指挥的防空火炮和VT引信的结合有非常高的防空效能，尽管这不代表可以完全对抗坚决的袭击。
海战日渐增长的复杂性迫使所有战舰上的通信设备大量增加，需要安装好几打的发射机和接收机。（通信）网络的影响是电子设备空间在上层建筑的扩张，这恶化了居住环境和战斗的适应性。讽刺的是，确保战舰战斗效能的必要电子设备或许是船上所有系统里面最容易损坏的。结果是，在上层建筑搭载了必要的电子器械的战舰比起早期相似的战舰在受到严重损害时受到的影响更大。
推进装置
得到广泛认可的高速化必要性显著影响了现代的设计，所有二战时期的（新建）主力舰都有至少27节的设计航速。这些战舰因其巨大的长度和出色的线形而有所不同，在设计上尽可能减少船体水下阻力来达到更高的航速。相对更好的船体线形使得（二战主力舰）动力装置和主炮比起一战战列舰要远为靠后。由舰船穿过海水产生的波浪引起的兴波阻力取决于舰体形状、航速-长度比率*和类似的特征。这种（兴波）阻力——在高速时可以达到总共（阻力）的40%——可以由优良的艏部线形、适当的艉部形状和有效的对纵向浮力的分配来尽可能减少。另一方面，摩擦阻力，是由船体与海水波浪在船体浸湿区域的相对运动引起的。所以，降低航速-长度比去减少兴波阻力，比如说提高长度，有时是不利的，因为增加长度会增加接触面积导致摩擦阻力更大。总体而言，增加长度的好处盖过增加摩擦阻力的缺点，所以一直以来都是采用修长的舰型来达到高速的。
对航速的更高要求，使得对更高功率的动力装置的需求极大增加。这种趋势特别地严重，由于增加航速对舰体需要客服的阻力的影响——功率需求随航速增加至少成三次方变化。比如说，如果一条船达到20节需要32,000轴马力，达到25节可能要62,500轴马力，以及达到30节要108,000轴马力——增加50%航速使得功率需要增加至少235%！
现代水池实验。结果是，巨大的水池模型测试被用于寻找用最小功率达到最大航速的尽可能好的船体线形。测试大致表明，0.55到0.60方形系数+（的舰体）要有至少1.0的航速-长度比以尽可能降低高速航行所需的功率。当航速-长度比大于1.0时，大部分总阻力可以分为波浪、形体和涡流的阻力。更长的舰体和更好的线形可以节省功率和燃料消耗。在舰艏巨大的类球鼻结构变得普遍，能够减少兴波阻力和高速航行时的所需功率。尽管不同的舰型有不同的设计细节，在所有场合下舰体型图都是全面考虑了所有因素的。
*舰船的航速（节）和水线长度（英尺）的平方根的比值（R=v/sqrt(L)）——一个衡量舰船对阻力的有效航速的指标。这个比值越小，舰体浸湿表面的单位面积受到的阻力越少。这是高速舰通常比较长的主要原因。
+实际舰体排水体积和水线长与最大水线宽度和吃水乘积的比值。（CB=Disp/(ρ*L*B*Dft)，CB方形系数，Disp排水量或总重量，ρ海水密度，L水线长，B最大水线宽，Dft吃水）这是另一个衡量舰体形状对高速性的合适程度的指标。这个比值越小（长方体形的舰体方形系数为1.0），舰体的流线性（通常）越好，但是在尺寸相同下容积（装载能力）越小。
在美国、英国和日本的现代水池实验评估了多种双龙骨或者艉鳍的形状对推进效率、舰体阻力和保护内部推进轴这些方面的效果。有趣的是，美国对双艉鳍的实验表明这种结构能非常突出地提高推进效率，使得所有新型美国战列舰在艉部都有这样的结构，而日本和英国的测试则指出这会增加需要的功率。虽然说有这种矛盾的结果，以及设计方面的问题很复杂，模型实验对舰体线形的发展还是有巨大价值的。
设计对动力的影响。尽管更好的舰体线形某种程度上减轻了海军工程师遇到的问题，仍然存在的需求——紧凑而强力的主推进装置——是主要的设计挑战。总体上，这些问题通过更轻的推进设备、增加蒸汽的温度和压力、更先进的锅炉设计、改善机械的可靠性和电焊得到解决。
美国和德国海军尤其大胆地在蒸汽轮机上采用了相对更高温度和更大压力（的蒸汽）。在其他条件相同的情况下，设计在极端条件下工作的蒸汽轮机比传统保守的设计更加紧凑高效。尽管有很好的期望，采用更极端的蒸汽条件会带来复杂的金属材料问题，尤其是德国的战舰受够了特别是在锅炉管道的设备故障造成的操作问题。很多海军选择了更传统的设计，牺牲航速换取更好的操作可靠性和使用寿命。
柴油动力。尽管有几种德国主力舰设计以柴油机为主动力，二战时期建成的任何主力舰都没有柴油推进系统。柴油机在燃料消耗上最为经济，但是相对功率而言比较笨重。装备了柴油机的舰船一般比汽轮机驱动的同类舰船要慢，尽管能达到明显更好的续航力。
发电设备。现代主力舰上不断增加的电力需求使得需要更大功率的发电设备。一般地，发电机被分散在几个隔舱内，以提高受损后的战斗效率。尽管没有固定的使用蒸汽轮机或柴油机的趋势，而且对于同一海军不同级的战舰上（的发电设备）都不同，所有海军——除了美国、法国和德国海军——在几乎所有舰用设备上采用直流电。美国海军已经率先使用了交流电，并且所有美国舰艇都搭载了交流电设备。和直流电相比使用交流电有许多优势——重量，效率，紧凑性，以及可靠性。巨大的主力舰的最大发电能力可达约10,000千瓦（13,605公制马力）。
建造工程
在条约限制排水量和（各国）重视高速性的时期，对结构重量的有效利用有着最高的重要性。对结构布局设计的谨慎分析和建造技术有特别的意义并得到了很大进展。
需要重叠板件并在重载区域需要额外材料确保结构强度，建造钢铁舰船的传统铆接工艺会导致更多的重量，而且铆接的接合部位是整个结构的弱点。焊接在金属基底上的接合处相对有更好的强度。
焊接。不幸的是，当设计和建造现代主力舰时焊接技术并不成熟，而且也没有足够多的熟练焊接工人。不过，在非关键结构部分更多地使用焊接已经成为固定的发展趋势。
由于焊接结构有巨大优点，大量的实验和研究工作投入到提升焊接技术和材料当中。有趣的是，战争时期对相对简单的焊接结构大量生产的经验揭示了看起来矛盾的事实，即高结构强度的焊接技术比起铆接对船坞工人的技术要求更低。辅助和护航类型舰艇的量产极大地促进了焊接技术的广泛使用。另一方面，主力舰在关键的装甲系统和其他主要结构部位依赖使用铆接结构，因为在爆炸冲击下焊接部位的完整性是可疑的。长远来看，舰艇建造的发展趋势已经确定是焊接，铆接已经不再是舰艇建造的因素。
结构框架。在主力舰建造中有两种基本结构。横向结构框架由紧挨的连续骨架组成，相邻的（分段）结构由普遍分隔在深处的纵向部分连接。这种体系相对僵硬笨重。纵向结构框架的特征是普遍分隔的横向骨架由无数紧密分隔的浅层纵向部件接合。这种体系更加灵活并且在给定设计压力条件下所需的重量明显更轻。一般地，横向框架布局在舯部是必要的以支撑沉重的炮塔结构以及甲板和侧舷装甲体系，而纵向结构在末端（使用）有助于减轻结构重量。
政治因素
国内和国际的政治策略往往对主力舰设计建造有主要影响。甚至只是建造一条主力舰就所需的极大耗费和工程量导致这类战舰的建造会成为国内激烈的争议。建造工程往往会因为政治考虑而推迟，有时候这些考虑会导致主体工程的取消。比如说，在法国，议会举行了通宵的会议才通过了斯特拉斯堡号的建造经费，第二天早上法国人民接收到经过大量争论过后第二条敦刻尔克级战舰将被建造的消息。
最为明显的国际政治因素是条约对排水量和兵装的限制。相对低一些的影响因素是任何一个国家的政府都会担心其他国家对其新建主力舰的反应——举个例子，德国人决定在沙恩霍斯特号和格奈森瑙号上保持283毫米炮以争取减轻英国政府的担忧。同样地，尽管条约的放宽限制是45,000吨，英国皇家海军在狮级战列舰上武断地采用了40,000吨的标准排水量限制，以期望其他欧洲海军势力会跟从这种限制放宽，从而提高比较小的英王乔治五世级的相对战斗价值并也许限制（其他海军）对战舰尺寸的提升，然而这种期望打了水漂。这明显被证明是个错误，法国打算建造45,000吨版的放大黎歇留级也就是阿尔萨斯级，毛子开始搞62,000吨的大玩意儿，德国已经有（满载超过五万吨的）俾斯麦号和甚至排水量更大的“H”战列舰，意大利人的维多里奥·维内托号也有40,000吨以上。
当然，所有海军都会受到其国家的重要领导或者引领个人的强烈影响。一个影响英国的经典案例是议会成员温斯顿·丘吉尔在英王乔治五世级和狮级的设计时期和海军部保持频繁接触。当他在1939年9月成为海军部的首席大臣时，消息在舰队传开，“温斯顿回来了！”在1939年10月8日他提醒第一海务大臣“一定要努力实现在交附日期时完成英王乔治五世号和威尔士亲王号的建造。在和平时期习惯的承包商的订单必须办到，它们不可能在战争时期被允许继续建造……”他接着在1939年10月21日再一次恳求第一海务大臣让这两艘战列舰尽可能快地完工。在1939年12月温斯顿·丘吉尔展现了对前卫号设计的兴趣，它展现了一条可以在战时期望内建造而不需要新的主炮塔的战列舰。1940年2月19日，斯坦利·古道尔爵士，海军工程董事，被指示继续这些（前卫号的）设计。在随后的几个月内设计被审阅修改，但是直到1941年10月2日才最终开始建造。在1942年6月的中途岛海战之后，有些观点认为应该把前卫号的舰体用于完成航空母舰的建造。当这件事在会议被提到时，温斯顿·丘吉尔在现场并且否决了这项提议，坚持认为前卫号必须作为战列舰建成。事实上她的建造在约翰·布朗船厂被提为最高优先度——导致一条巡洋舰和一些商船的建造被取消。所以，丘吉尔对战列舰的专注是英国最后的战列舰前卫号在1946年建成的一个重要原因。
在法国，任命海军上将达兰指挥法国舰队是法国海军在二战之前的几年间最重要的变化。在他的激情领导下，法国海军成为世界上第四重要的海军力量，建造了新型的巡洋舰、驱逐舰和战列舰。在苏联，约瑟夫·斯大林对战列舰表现出兴趣，但是苏联的工业基础无法支撑如此庞大的海军陆军建设。所以，当德国入侵波兰之后，陆军建设开始得到更多的重视，生产装甲的工厂转而生产新型T-34坦克的装甲板。
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下期预告：第二章节 敦刻尔克级
